KR20150050027A - 무선 충전 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

무선 충전 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 충전 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무선 충전 장치는 외부로부터 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 수신모듈 및 외부로부터 입력신호를 제공받고, 상기 입력신호의 특성을 판단하는 입력신호 판단부를 포함하고, 상기 수신모듈은, 상기 입력신호 판단부로부터 제공받은 상기 입력신호의 특성에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 제어하는 수신 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선 충전 장치 및 그 제어방법 {WIRELESS CHARGING DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 충전 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 휴대폰 및 개인 휴대폰 전자제품은 울트라 슬림(Ultra-slim)을 유지하면서, 많은 기능이 추가되어 시장에 출시되고 있다. 이러한 개인 휴대용 전자 제품이 작동하기 위해서는 배터리와 같은 전원이 필수적으로 필요하다. 따라서, 개인 휴대용 전자 제품은 필수적으로 배터리에 대한 사용 시간, 충전 등에 관한 관심이 집중되고 있다.
한편, 사용자로 하여금 배터리 충전에 관한 자유도를 부여하기 위해, 최근 핸드폰 제조업체는 무선 충전 기술 도입을 추진하고 있다. 이때, 무선 충전 방식은 전파(Microwave)를 이용한 전파 수신형 방식, 자기장을 이용한 자기 유도 방식 또는 자기장과 전기장의 에너지 전환에 의한 자기 공명 방식 등이 대표적이다.
여기서 전파 수신형 방식은 안테나를 통해 전파를 공기 중으로 방사함으로써 먼 거리까지 전력 전송 가능한 장점이 있으나, 공기 중에서 소모되는 방사 손실(Radiation loss)이 매우 커서 전력 전송의 효율성에 한계가 있다.
한편, 자기 유도 방식과 자기 공명 방식의 경우 각각의 기술 표준 협회가 설립되어 있다. 자기 유도 방식의 경우 110KHz 내지 282KHz의 공진 주파수를 사용하고 있으며, 자기 공명 방식의 경우 6.78MHz 또는 13.56MHz의 공진 주파수를 사용하고 있다. 즉, 각 방식의 상이한 공진 주파수와 통신 프로토콜 차이로 인해 상호 간 호환이 되지 않는다는 단점이 있다.
하기의 선행기술문헌인 특허문헌 1은 거리에 따라 자기 유도 방식과 자기 공명 방식이 선택적으로 사용되는 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다. 즉, 특허문헌 1은 송신장치로부터 제공되는 입력신호의 분석을 통해 각 기술 표준에서도 동작 가능한 무선 충전 장치에 관해서는 개시되어 있지 않다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0033867호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 보완하기 위해서, 송신장치로부터 제공받은 입력신호를 분석하여 자기 공명 방식 또는 자기 유도 방식 각각의 기술 표준에서도 모두 동작 가능한 무선 충전 장치 및 그 제어방법을 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따른 무선 충전 장치는, 외부로부터 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 수신모듈; 및 외부로부터 입력신호를 제공받고, 상기 입력신호의 특성을 판단하는 입력신호 판단부; 를 포함하고, 상기 수신모듈은, 상기 입력신호 판단부로부터 제공받은 상기 입력신호의 특성에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 제어하는 수신 제어부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신모듈은, 상기 제공받은 전력을 정류하는 정류기; 및 상기 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 컨버터부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 제어부는, 상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 자기 유도 방식으로 동작하도록 제어하고, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 자기 공명 방식으로 동작하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 수신모듈은, 서로 병렬로 연결되고, 상기 입력 신호에 따라 커패시턴스가 가변하는 복수의 가변 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신모듈은, 상기 복수의 가변 커패시터 각각과 서로 직렬로 연결된 복수 개의 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 제어부는, 상기 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 상기 복수 개의 스위치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 수신 제어부는, 상기 복수 개의 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 복수의 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키고, 상기 가변된 커패시턴스에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나가 사용되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따른 무선 충전 장치는, 외부로부터 자기 유도 방식으로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 제1 수신모듈; 외부로부터 자기 공명 방식으로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 제2 수신모듈; 상기 제1 및 제2 수신모듈 중 하나가 선택되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위치부; 및 외부로부터 제공받은 입력신호에 따라 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자기 유도 방식은, WPC(Wireless Power Consortium) 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준 중 하나를 사용할 수 있다.
또한, 상기 자기 공명 방식은, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 수신모듈은, 상기 제공받은 전력을 정류하는 제1 정류기; 상기 제1 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 제1 컨버터부; 및 상기 배터리의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 회로부에 제공하는 제1 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 수신모듈은, 상기 제공받은 전력을 정류하는 제2 정류기; 상기 제2 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 제2 컨버터부; 및 상기 배터리의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 회로부에 제공하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어부는, 상기 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 스위치 제어부는, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 제1 수신모듈이 선택되도록 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하고, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 제2 수신모듈이 선택되도록 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 제3 기술적인 측면에 따른 무선 충전 장치 제어방법은, 외부로부터 입력신호를 제공받는 단계; 상기 입력신호의 특성에 따라 수신모듈이 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 사용되도록 선택하는 단계; 및 상기 수신모듈이 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 선택된 하나의 방식으로 외부로부터 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력신호의 동작 주파수, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 판단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 선택하는 단계는, 상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 자기 유도 방식이 사용되도록 선택하고, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 자기 공명 방식이 사용되도록 선택하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선택하는 단계는, 상기 판단된 입력신호의 특성에 따라 복수의 가변 커패시터와 서로 직렬로 연결된 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계; 상기 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변하는 단계; 및 상기 가변된 커패시턴스에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나가 사용되도록 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자기 유도 방식은, WPC(Wireless Power Consortium) 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준 중 하나를 사용할 수 있다.
또한, 상기 자기 공명 방식은, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치 및 그 제어방법은, 외부(송신 장치)로부터 제공되는 입력신호를 분석하여, 자기 공명 방식 또는 자기 유도 방식 각각의 기술 표준에서도 모두 동작이 가능하다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도2은 도1에 도시한 무선 충전 장치의 구성 중 수신모듈에 포함되는 복수의 가변 커패시터를 나타낸 블록도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도4는 도3에 도시된 무선 충전 장치의 제1 수신모듈을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도5는 도3에 도시된 무선 충전 장치의 제2 수신모듈을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도6은 도3에 도시된 무선 충전 장치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도8은 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법을 보다 상세하게 나타낸 순서도이다.
도9는 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법 중 무선 충전 방식을 선택하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도10은 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법 중 무선 충전 방식을 선택하는 동작을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 충전 장치는, 외부로부터 외부로부터 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 전력을 제공받아 배터리(400)를 충전하는 수신모듈(100) 및 외부로부터 입력신호를 제공받고, 상기 입력신호의 특성을 판단하는 입력신호 판단부(200)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 수신모듈(600)은, 정류기(110), 컨버터부(120), 수신코일(300) 및 수신 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 정류기(110)는 외부로부터 제공받은 전력을 정류하여 상기 컨버터부(120)로 제공할 수 있다. 상기 컨버터부(120)는 상기 정류기(110)로부터 제공받은 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리(400)로 제공할 수 있다.
상기 수신코일(300)은 외부로부터 전력을 제공받을 수 있다. 이때, 상기 외부로부터 제공받는 전력은 예를 들어 무선 충전 시스템의 송신장치로부터 제공받는 전력일 수 있으며, 상기 송신장치로부터 제공받는 전력은 수십KHz 내지 수십MHz 정도의 고주파 전력일 수 있다.
이때 상기 배터리(400)는, 휴대용 무선 단말기 등에 통상적으로 사용되는 배터리일 수 있다.
한편, 상기 수신 제어부(130)는 상기 입력신호 판단부(200)로부터 제공받은 상기 입력신호의 특성에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 자기 유도 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준 중 하나일 수 있으며, 상기 자기 공명 방식은 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용할 수 있다.
이때, 상기 입력신호는 무선 충전 기술의 세 가지 표준에 따라 상이할 수 있다. 아래의 표 1은 무선 충전 기술의 세 가지 표준에 따라 상이한 입력신호의 세 가지 유형을 나타내고 있다.
구 분 WPC(자기 유도) PMA(자기 유도) A4WP(자기 공명)
동작 주파수 대역 110-205KHz 230-282KHz 6.78MHz 또는 13.56MHz
핑(PING) 주파수 175KHz 220KHz-450KHz 비컨(beacon) 신호
핑(PING) 주기 65ms 15.3ms 비컨(beacon) 신호
즉, 자기 유도 방식 중 WPC 표준은 175KHz의 핑 주파수와 65ms의 핑 주기를 가지고 있으며, PMA의 경우는 220-450KHz의 핑 주파수와 15.3ms의 핑 주기를 가지고 있다. 이에 반해, 자기 공명 방식인 A4WP 표준은 숏 비컨(short beacon) 신호 또는 롱 비컨(long beacon) 신호를 통해 수신모듈의 유무를 탐색할 수 있다. 이때, 숏 비컨 신호는 250ms의 주기로 30ms동안의 입력신호가 제공될 수 있으며, 롱 비컨 신호는 800-3000ms의 주기로 105+/-5ms 펄스 폭으로 입력신호가 제공될 수 있다.
이때, 상기 입력신호 판단부(200)는 외부, 예를 들어 송신 장치로부터 제공된 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 무선 충전 기술의 세 가지 표준 중 어떤 방식의 표준인지를 판단할 수 있다. 상기 입력신호 판단부(200)는 입력신호에 따라 무선 충전 방식의 현재 표준을 판단하고, 이후 상기 수신모듈(100)이 판단된 표준에 따라 동작할 수 있도록 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에는 자기 유도 방식의 WPC 표준이거나 PMA 표준에 해당하므로, 상기 입력신호 판단부(200)는 이에 대응되어 수신모듈(100)이 동작할 수 있게 상기 수신 제어부(130)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에는 자기 공명 방식의 A4WP 표준에 해당하므로, 상기 입력신호 판단부(200)는 이에 대응되어 수신모듈(100)이 동작할 수 있게 상기 수신 제어부(130)를 제어할 수 있다.
즉, 서로 호환이 되지 않는 자기 유도 방식(WPC, PMA) 및 자기 공명 방식(A4WP)에 있어, 입력신호 판단부(200)가 입력신호의 특성을 판단하고, 상기 수신 제어부(130)를 제어함으로써 모든 무선 충전 표준에서도 동작이 가능할 수 있다.
보다 상세하게 말하면, 상기 수신 제어부(130)는 상기 입력신호 판단부(200)로부터 제공된 입력신호 판단 결과에 따라 동작할 수 있으며, 예를 들어 상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 자기 유도 방식으로 동작하도록 제어할 수 있으다. 또한, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 자기 공명 방식으로 동작하도록 제어할 수 있다.
즉, 수신 제어부(130)는 수신모듈(100)이 자기 유도 방식과 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 아래와 같은 제어를 수행할 수 있다.
도2는 도1에 도시한 무선 충전 장치의 구성 중 수신모듈(100)에 포함되는 복수의 가변 커패시터를 나타낸 블록도이다. 도1을 참조하면, 상기 수신모듈(100)은 서로 병렬로 연결되고 상기 외부로부터 제공되는 입력신호에 따라 커패시턴스가 가변하는 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)를 포함할 수 있다. 또한, 서로 병렬 연결된 복수의 가변 커패시터(130c1 내지 130cn)를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)는 각각 복수의 스위치(130b1 내지 130bn)와 직렬로 연결될 수 있으며, 복수의 가변 커패시터(130c1 내지 130cn)는 각각 복수의 스위치(130d1 내지 130dn)와 직렬로 연결될 수 있다.
이러한 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an, 130c1 내지 130cn)의 구성에 따라 수신 제어부(130)의 동작에 관해 설명하면, 수신 제어부(130)는 외부로부터 제공된 입력신호의 특성을 판단할 수 있으며, 판단된 입력신호의 특성에 따라 상기 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an, 130c1 내지 130cn)의 커패시턴스를 가변시킴으로써, 가변된 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an, 130c1 내지 130cn)의 커패시턴스에 따라 자기 유도 방식과 자기 공명 방식 중 하나로 수신모듈(100)이 동작하도록 제어할 수 있다.
즉, 수신 제어부(130)는 판단된 입력신호의 특성에 따라 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an, 130c1 내지 130cn)의 커패시턴스를 가변시키기 위해 복수의 스위치(130b1 내지 130bn, 130d1 내지 130dn)를 선택적으로 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an, 130c1 내지 130cn)와 연결시키기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.
이로써, 외부로부터 제공받은 입력신호의 특성을 입력신호 판단부(200)가 판단하고, 판단된 입력신호의 특성에 따라 상기 수신 제어부(130)가 수신모듈(100)을 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 제어할 수 있다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치를 나타낸 블록도이다.
도4는 도3에 도시된 무선 충전 장치의 제1 수신모듈을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도5는 도3에 도시된 무선 충전 장치의 제2 수신모듈을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치는 제1 수신모듈(500), 제2 수신모듈(600), 스위치부(700), 스위치 제어부(800), 수신코일(300) 및 배터리(400)를 포함할 수 있다.
상기 제1 수신모듈(500)은 외부로부터 제공받는 전력을 자기 유도 방식으로 제공받아 상기 배터리(400)를 충전할 수 있다.
상기 제2 수신모듈(600)은 외부로부터 제공받는 전력을 자기 공명 방식으로 제공받아 상기 배터리(400)를 충전할 수 있다.
한편, 상기 스위치부(700)는 상기 제1 수신모듈(500) 및 상기 제2 수신모듈(600) 중 하나가 선택되도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 스위치 제어부(800)는 외부로부터 제공받은 입력신호에 따라 상기 스위치부(700)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
이때, 상기 입력신호는 외부의 송신모듈로부터 제공될 수 있으며, 전력을 제공하기 이전에 송신모듈이 수신모듈 유무를 확인하는 신호일 수 있다. 즉 스위치 제어부(800)는 상기 입력신호의 특성을 판단하여 상기 스위치부(700)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도6을 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.
도4를 참조하면, 상기 제1 수신모듈(500)은 외부로부터 제공받은 전력을 정류하는 제1 정류기(510), 상기 제1 정류기(510)로부터 제공된 전력을 출력전압으로변환하여 상기 배터리로 제공하는 제1 컨버터부(520) 및 상기 배터리(400)의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 제어부(800)에 제공하는 제1 제어부(530)를 포함할 수 있다.
또한, 도5를 참조하면, 상기 제2 수신모듈(600)은 외부로부터 제공받은 전력을 정류하는 제2 정류기(610), 상기 제2 정류기(600)로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 제2 컨버터부(620) 및 상기 배터리(400)의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 제어부(800)에 제공하는 제2 제어부(630)를 포함할 수 있다.
도6은 도3에 도시된 무선 충전 장치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
상기 외부로부터 제공되는 입력신호는 수신코일(300)을 통해 스위치 제어부(800)로 제공될 수 있다. 이때, 상기 입력신호는 무선 충전 기술의 세 가지 표준에 따라 상이할 수 있으며, 상기 스위치 제어부(800)에서는 송신 장치로부터 제공된 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 무선 충전 기술의 세 가지 표준 중 어떤 방식의 표준인지를 판단할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에는 자기 유도 방식의 WPC 표준이거나 PMA 표준에 해당하므로, 스위치 제어부(800)는 제1 수신모듈(500)이 선택되도록 상기 스위치부(700)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에는 자기 공명 방식의 A4WP 표준에 해당하므로, 스위치 제어부(800)는 상기 제2 수신모듈(600)이 선택되도록 상기 스위치부(700)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
즉, 서로 호환이 되지 않는 자기 유도 방식(WPC, PMA) 및 자기 공명 방식(A4WP)에 있어, 스위치 제어부(800)가 입력신호의 특성을 판단하고, 상기 스위치부(700)의 스위칭 동작을 제어함으로써 모든 무선 충전 표준에서도 동작이 가능할 수 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도8은 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법을 보다 상세하게 나타낸 순서도이다.
도5 및 도7을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 충전 장치 제어방법은, 외부로부터 입력신호를 제공받는 단계(S100), 입력신호의 특성에 따라 수신모듈(100)이 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 사용되도록 선택하는 단계(S200) 및 수신모듈(100)이 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 선택된 하나의 방식으로 외부로부터 전력을 제공받아 배터리(400)를 충전하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
또한, 도1 및 도8을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 충전 장치 제어방법은, 입력신호의 동작 주파수, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 판단하는 단계(S150)를더 포함할 수 있다.
도9는 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법 중 무선 충전 방식을 선택하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도10은 도7에 도시한 무선 충전 장치 제어방법 중 무선 충전 방식을 선택하는 동작을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도1 및 도9를 참조하여 무선 충전 방식을 선택하는 과정을 설명하면, 수신 제어부(130)는 상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우인지 판단하는 단계(S210), 수신 제어부(130)는 상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우라면 자기 유도 방식이 사용되도록 선택하는 단계(S220), 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우인지 판단하는 단계(S230) 및 상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우라면 상기 자기 공명 방식이 사용되도록 선택하는 단계(S240)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도1, 도2 및 도10을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 상기 수신 제어부(130)는 상기 판단된 입력신호의 특성에 따라 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)와 서로 직렬로 연결된 복수의 스위치(130b1 내지 130bn)의 스위칭 동작을 제어하는 단계(S250), 상기 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)의 커패시턴스를 가변하는 단계(S260) 및 상기 가변된 커패시턴스에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나가 사용되도록 선택하는 단계(S270)를 더 포함할 수 있다.
즉, 수신 제어부(130)는 외부로부터 제공된 입력신호의 특성을 판단할 수 있으며, 판단된 입력신호의 특성에 따라 상기 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)의 커패시턴스를 가변시킴으로써, 가변된 복수의 가변 커패시터(130a1 내지 130an)의 커패시턴스에 따라 자기 유도 방식과 자기 공명 방식 중 하나로 수신모듈(100)이 동작하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 외부로부터 제공받은 입력신호의 특성을 판단하고, 이에 따라 자기 유도 방식이나 자기 공명 방식의 각 표준으로 동작할 수 있도록 수신모듈을 구성함으로써, 무선 충전 장치의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 수신모듈
110: 정류기
120: 컨버터부
130: 수신 제어부
200: 입력신호 판단부
300: 수신코일
400: 배터리
500: 제1 수신모듈
600: 제2 수신모듈
700: 스위치부
800: 스위치 제어부

Claims (20)

  1. 외부로부터 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 수신모듈; 및
    외부로부터 입력신호를 제공받고, 상기 입력신호의 특성을 판단하는 입력신호 판단부; 를 포함하고,
    상기 수신모듈은, 상기 입력신호 판단부로부터 제공받은 상기 입력신호의 특성에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나로 동작하도록 제어하는 수신 제어부; 를 포함하는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신모듈은,
    상기 제공받은 전력을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 컨버터부; 를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 자기 유도 방식으로 동작하도록 제어하고,
    상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 자기 공명 방식으로 동작하도록 제어하는 무선 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수신모듈은,
    서로 병렬로 연결되고, 상기 입력 신호에 따라 커패시턴스가 가변하는 복수의 가변 커패시터를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수신모듈은,
    상기 복수의 가변 커패시터 각각과 서로 직렬로 연결된 복수 개의 스위치를 포함하는 무선 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 상기 복수 개의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 무선 충전 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 복수 개의 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 복수의 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키고, 상기 가변된 커패시턴스에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나가 사용되도록 제어하는 무선 충전 장치.
  8. 외부로부터 자기 유도 방식으로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 제1 수신모듈;
    외부로부터 자기 공명 방식으로 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 제2 수신모듈;
    상기 제1 및 제2 수신모듈 중 하나가 선택되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위치부; 및
    외부로부터 제공받은 입력신호에 따라 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부; 를 포함하는 무선 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자기 유도 방식은,
    WPC(Wireless Power Consortium) 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준 중 하나를 사용하는 무선 충전 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 자기 공명 방식은,
    A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용하는 무선 충전 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 수신모듈은,
    상기 제공받은 전력을 정류하는 제1 정류기;
    상기 제1 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 제1 컨버터부; 및
    상기 배터리의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 회로부에 제공하는 제1 제어부를 포함하는 무선 충전 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제2 수신모듈은,
    상기 제공받은 전력을 정류하는 제2 정류기;
    상기 제2 정류기로부터 제공된 전력을 출력전압으로 변환하여 상기 배터리로 제공하는 제2 컨버터부; 및
    상기 배터리의 충전이 완료되는 경우 충전 완료 신호를 상기 스위치 회로부에 제공하는 제2 제어부를 포함하는 무선 충전 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
    상기 입력신호의 동작 주파수 대역, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 무선 충전 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
    상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 제1 수신모듈이 선택되도록 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하고,
    상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 제2 수신모듈이 선택되도록 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 무선 충전 장치.
  15. 외부로부터 입력신호를 제공받는 단계;
    상기 입력신호의 특성에 따라 수신모듈이 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 하나로 사용되도록 선택하는 단계; 및
    상기 수신모듈이 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 선택된 하나의 방식으로 외부로부터 전력을 제공받아 배터리를 충전하는 단계; 를 포함하는 무선 충전 장치 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 입력신호의 동작 주파수, 펄스 폭 및 주기 중 적어도 하나를 판단하는 단계; 를 더 포함하는 무선 충전 장치 제어방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 입력신호의 동작 주파수 대역이 110KHz 내지 282KHZ이거나, 상기 입력신호의 주기가 15.3ms 또는 65ms인 경우에 상기 자기 유도 방식이 사용되도록 선택하고,
    상기 입력신호의 상기 동작 주파수 대역이 6.78MHz 또는 13.56MHz인 경우이거나, 상기 입력신호의 상기 주기가 250ms 또는 800ms 내지 3000ms인 경우에 상기 자기 공명 방식이 사용되도록 선택하는 단계; 를 포함하는 무선 충전 장치 제어방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 판단된 입력신호의 특성에 따라 복수의 가변 커패시터와 서로 직렬로 연결된 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계;
    상기 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변하는 단계; 및
    상기 가변된 커패시턴스에 따라 상기 자기 유도 방식 및 상기 자기 공명 방식 중 하나가 사용되도록 선택하는 단계;를 포함하는 무선 충전 장치 제어방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 자기 유도 방식은,
    WPC(Wireless Power Consortium) 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준 중 하나를 사용하는 무선 충전 장치 제어방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 자기 공명 방식은,
    A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용하는 무선 충전 장치 제어방법.
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